Netty的TCP粘包/拆包问题的解决之道
有过TCP编程的开发者都可能直到，无论是服务端还是客户端，当我们读取或者发送消息的时候，都需要考虑TCP底层的粘包/拆包机制，那么什么是TCP粘包和拆包问题呢？那么就请看下面吧．
TCP粘包/拆包
TCP是个”流”协议，所谓流，就是没有界限的一串数据，大家可以想想河里的流水，他们是连成一片的，其间没有分界线，TCP底层并不了解上层业务数据的具体含义，它会根据TCP缓冲区的实际情况进行化包的划分，所以在业务上认为，一个完整的包可能会被TCP拆成多个包进行发送，也有多个小的包封装成一个大的数据包发送，这就是所谓的TCP粘包和拆包问题．
TCP粘包/拆包问题说明
我们可以通过图解对TCP粘包和拆包问题进行说明，粘包问题实例如下图：
假设客户端分别发送了两个数据包D1和D2给服务器，由于服务端一次读取到的字节数是不确定的，故可能存在以下的４种请况．
1.服务端分两次读取到两个独立的数据包，分别是D1和D2,没有粘包和拆包
2.服务端一次接收到了两个数据包， D1和D2粘合在一起，被称为TCP粘包
3.服务端分两次读取到两个数据包， 第一次读取到了完整的D1包和D2包的部分内容，第二次读取了D2的剩余内容，这被称为TCP拆包
4.服务段分两次读取到了两个数据包，第一次读取到了D1包的部分内容D1_1,第二次读取到了D1包剩余的内容D1_2和D2包的整包．
如果此时服务端TCP接收滑窗口非常小，而数据包D1和D2比较大，很有可能会发生第5种可能，即服务端分多次才能将D1和D2包接收完全，期间发生多次拆包．
TCP粘包/拆包发生的原因
问题产生的原因有三个，分别如下：
- 应用程序write写入的字节大小大于套接口发送缓冲区的大小；
- 进行MSS大小的TCP分段；
- 以太网帧的payload大于MTU进行IP分片
如下图：
粘包问题的解决策略
由于底层的TCP无法理解上层的业务数据，所以在底层是无法保证数据包不被拆分和重组的，这个问题只能通过上层的应用协议栈设计来解决，根据业界的主流协议的解决方案，可以归纳如下：
- 消息定长，例如每个报文的大小为固定长度200字节，如果不够，空位不空格；
- 在包尾增加回车换行符进行分割，例如FTP协议
- 将消息分为消息头和消息体，消息头中包含表示消息总长度(或者消息体长度)
的字段，通常设计思路为消息头的第一个字段使用int32来表示消息的总长度． - 更复杂的应用层协议
Netty的解决方案
Netty为了解决TCP粘包和拆包导致的半包读写问题，提供了多种的编码解码器用于处理半包，只要能够熟练的掌握这些类库的使用，TCP粘包问题就可以变得非常容易，这个就是其他NIO框架和JDK原生的NIOAPI无法匹敌的．
利用LineBasedFrameDecoder解决TCP粘包问题
在原来的代码中增加两个解码器: LineBasedFrameDecoder和StringDecoder，这个两个类的个个的功能如下面的原理可所分析的．
LineBasedFrameDecoder和StringDecoder的原理分析
LineBasedFrameDecoder的工作原理是它依次遍历ByteBuf中的可读字节
判断是否有”/n”或者”/r/n”, 如果有，就以此位置为结束位置，从可读索引到结束
位置区间的字节就组成了一行.
它是以换行符为结束标志的解码器, 支持携带结束符或者不携带结束符两种解码方式，同时支持配置单行的最大长度
如果连续读取到最大长度之后,仍然没有发现换行符就会抛出异常，同时忽略掉之前读到的异常码流．
StringDecoder的功能非常简单,就是将接收到的对象换成字符串，然后继续调用后面的HandllerLineBasedFrameDecoder + StringDecoder组合就是按行切换的文本解码器，它被设计用来支持TCP的粘包和拆包
如果发送的消息不是以换行符结束的，该怎么办呢？或者没有回车换行符，靠消息头中的长度字符来分段分包怎么办呢?是不是需要自己写半包解码器呢?
其实Netty提供了多种支持TCP粘包/拆包的解码器，用来满足不同的诉求.
分隔符和定长解码器的应用
TCP以流的方法，进行数据传输，上层的应用协议为了堆消息进行区分，往往采用如下的４中方式：
- 消息长度固定，累计读取到长度总和为定长LEN的报文后，就认为读取到了一个完整的消息，将技术器置位，重新开始读取下一个数据报．
- 将回车换行作为消息多结束符，例如：FTP协议，这种方式在文本协议中应用比较广泛;
- 将特殊的分隔符作为消息的结束标志．回车换行符就是一种特殊的结束分隔符
- 通过在消息头中定义长度字段来表示消息的总长度．
Netty对上面的4种应用做了统一的抽象，提供了4种解码器来解决对应的问题，使用起来非常方便，有了这些解码器，用户不需要自己对读取的报文进行人工解码，也不需要考虑TCP的粘包和拆包．
正文到此结束
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